转炉座数和大小的确定

转炉座数和大小的确定
设计年产400万吨合格铸坯的转炉炼钢系统。

由金属平衡表计算可知，所需的转炉钢水年产量为436.91万吨。

每一座吹炼转炉的年出钢炉数N 为：
112T 3651440T T 1440N η⨯=⨯=
炉6.1103740
%
843651440=⨯⨯= （2-1） 式中： T 1—每炉钢的平均冶炼时间，min ；
T 2—一年的有效作业天数，d ； 1440—一天的日历时间，min ； 365—一年的日历天数，d ； η—转炉的作业率，取84%；
转炉车间年产钢水量：
W=n×N×q （2-2）
式中： W —转炉车间年产钢水量，t ；
n —转炉车间经常吹炼炉子座数； N —每一座吹炼炉的年出钢炉数； q —转炉公称容量，t 。

n×q=4369100÷11037.6=395.84吨 所以，取n= 2，则q=200t 所以：本设计选两座200吨的转炉进行炼钢。

3.1 转炉炉型选择及计算
转炉炉型选筒球形，其中球缺体半径取R=1.1D 。

3.1.1 转炉主要尺寸参数的确定和计算
（1）炉容比 炉容比取0.90m 3/t （2）熔池尺寸计算 ① 熔池直径D
3.530316
200
0.51t G K D =⨯=⨯
=㎜ （3-1） 式中： G —新炉金属装入量，取公称容量200t ；
t —平均每炉钢纯吹氧时间，min ，（取16min ）； K —系数（取1.50） D —熔池直径，mm ；
② 熔池深度h
）
池3(m 29.41200/6.8G/T V === （3-2） ）池(mm 1632.36D 9.70D 46.00V h 2
3
=+= （3-3）
式中： V 池—转炉熔池有效容积，m 3 ；
T —转炉内钢水密度，取6.8t/m 3 ；
(3) 炉帽尺寸计算 ① 炉帽倾角θ：取θ=60◦ ② 炉口直径d 口：
d 口=（0.43～0.53）D (3-4)
本设计取d 口=0.43D=0.43×5929.3=2549.6mm ③ 炉帽高度H 帽：
89.2917H tan d -D 2
1
H =+=口口帽）（θ㎜ （3-5）
式中H 口—炉口直线段高度，取H 口=300㎜： ④ 炉帽总容积V 帽：
35.32H d 4
d Dd D H H 12V 2
2
2=+++⨯-=口口口口口帽帽）（）（π
π
m 3 （3-6）
（4) 炉身尺寸计算 ① 炉身体积V 身：
取炉容比为0.90m 3/t
V T =0.90×T=0.90×200=180m 3 （3-7） V 身=V T -V 帽-V 池=118.24m 3 （3-8）
式中：V T —转炉有效容积，m 3； ② 炉身高度H 身：
5355.5D V V -V 4D V 4H 2
T 2=-==ππ）（池帽身身㎜ (3-9)
（5）出钢口尺寸的确定
① 出钢口中心线水平倾角θ1：取θ1=0°； ② 出钢口直径d 出：
22.203G 75.163d =+=出㎜ （3-10）
（6）转炉有效高度H 内：
H 内= h+H 身+H 帽=1632.36+5355.5+2917.89=9905.75㎜ (3-11)
（7）转炉总高H 总：
H总=H内+H衬+δ底+δ帽=9905.75+1060+130=11095.75㎜（3-12）（8）炉壳直径D壳：
D壳=D+D衬+2δ身=5929.3+2020+160=8109.3㎜(3-13) 式中：δ身—炉身钢板厚度，取80㎜；
D衬—炉身处两侧炉衬的厚度；
(9) 高宽比核定：
H总/D壳=11276.23/8109.3=1.39 (在1.2～1.4范围内）
所以设计合格。

3.2 转炉炉衬设计
炉衬设计得主要任务是选择合适的炉衬材质，确定合理的炉衬组成和厚度，并确定相应各层厚度，以确保获得经济上的最佳炉龄。

3.2.1 炉衬材质选择
表3.1 转炉炉衬厚度选取值
名称工作层/㎜填充层/㎜永久层/㎜绝热层/㎜炉帽600 90 140 20
炉身（加料侧）800 90 150 20
炉身（出钢侧）700 90 150 20 炉底600 90 350 20
3.3 复吹转炉底部供气构件设计
3.3.1 底气种类
本设计确定采用加强搅拌型，所以顶枪吹氧，底部吹惰性气体和中性气体N2等。

3.3.2 底气用量
采用底吹N2、Ar、CO2等气体时，供气强度小于0.03m3/（t·min）时，其冶金特征已接近顶吹法；达到0.2～0.3m3/（t·min），则可以降低炉渣和金属的氧化性，并达到足够的搅拌强度。

最大供气强度一般不超过0.3m3/（t·min）。

全程吹Ar，成本太高；全程吹N2，又会增加钢中的氮。

考虑到经济效益和产品需求，底部全程供气，只是前期吹N2，末期再改吹Ar。

3.3.3 供气构件
本设计采用类环缝式喷嘴，在环缝中设有许多细金属管，它兼有透气砖和喷嘴的优点，适用于喷吹各种气体和粉剂，还简化了细金属管砖的制作工艺，是很有发展前途的一种供气构件。

在本设计当中，由于是200t转炉，喷嘴数量选6个。

3.3.4 底吹元件布置
底吹喷嘴布置应使底吹和顶吹产生的熔池环流运动同向，且是熔池搅拌均匀时间最短，
以此获得最佳的搅拌效果。

喷嘴布置在按炉底部φ=0.45D同心圆上，且相互成60°分布即偏轴心布置。

3.4 转炉炉体金属构件设计
转炉金属构件是指炉壳、支承装置（托圈与耳轴）和倾动机构。

3.4.1 炉壳设计
炉壳通常由炉帽、炉身和炉底三部分组成。

主要承受钢水、炉渣及耐材的静载荷，以及金属料冲击；热应力作用，其材质应具有高的强度，本设计采用锅炉钢板和合金钢板。

3.4.3 倾动机构的设计
本设计采用全悬挂式倾动机构，采用无级调速，转速为0.15～1.5r/min。